Читать книгу #Нейруха, или Введение в нейроэру - - Страница 4

Нейросети не появились вдруг и из ниоткуда. Первым работам по их созданию скоро исполнится сотня лет. Идеи использовать в принципах построения машинного мышления новые знания о работе человеческого мозга появились в одно время с зарождением науки кибернетики и практически сразу же после того, как учёные начали узнавать про нейроны человеческого мозга и получили первые представления о том, как и почему они, эти нейроны, работают.

Да-да, именно поэтому нейросети так и называются. Живые нейроны, синаптические связи, электромагнитные импульсы, бегущие по ним с невероятной скоростью, и среда, в которой всё это происходит, и стали основой теории и создания компьютерных нейросетей.

Изначально термин «нейросеть» в отношении компьютерного программирования был применён к типу машинного обучения, при котором компьютерная программа имитирует работу человеческого мозга. Впервые идею нейронных сетей в отношении к программно-аппаратным технологиям предложили использовать Уоррен Мак-Каллок и Уолтер Питтс, исследователи-разработчики Чикагского университета в 1943—1944 годах. Уоррен Мак-Каллок – учёный-нейропсихолог и нейрофизиолог, теоретик искусственных нейросетей и один из отцов кибернетики. Уолтер Питтс – нейролингвист и математик. Вместе они начали разрабатывать модель нейронных компьютерных нейросетей, получившую название модель Мак-Каллока – Питтса, и работали над созданием искусственных нейронов. Учёным удалось сформулировать концепцию нейронных сетей, а их разработки и модели заложили основы понимания того, что же такое искусственный интеллект. Их идеи также способствовали возникновению революционных представлений о человеческом мозге как о некоем суперкомпьютере, что в свою очередь стимулировало развитие кибернетики как науки и теоретической нейрофизиологии человеческого мозга.

Множество учёных-исследователей во всём мире стали разрабатывать варианты и модели построения и обучения компьютерных систем, опираясь на новые данные и теории Мак-Каллока и Питтса. Упомяну здесь лишь нескольких.

Первую обучаемую нейросеть в 1957 году продемонстрировал психолог Корнеллского университета Фрэнк Розенблатт. Структура этой нейросети была примитивной (одноуровневой), но именно Розенблатт построил первую программу на нейросетевых принципах, по которым была создана и аппаратная версия нейросети. В 1962 году (в 1965 году на русском языке) вышла его книга – «Принципы нейродинамики».

В 1959 году первая в СССР работающая модель простой нейросети была построена горячим поклонником идей Розенблатта, советским учёным-кибернетиком Алексеем Ивахненко, автором книги «Техническая кибернетика», изданной в 1962 году. В своих последующих работах (книги «Предсказание случайных процессов» и «Системы эвристической самоорганизации в технической кибернетике») Ивахненко (в соавторстве с другими учёными) удивительно точно предсказал будущие тренды в развитии компьютерных технологий, при этом указав даже точные годы воплощения идей и опытов в кибернетике в прикладном их исполнении. Приведу здесь некоторые прогнозы Ивахненко, сделанные им в 1971 году:

1974 год – полный контроль над воздушным сообщением;

1975 год – автоматизация домашней работы;

1976 год – автоматические библиотеки с применением голографических устройств памяти;

1979 год – скоростной автоматический перевод;

1980 год – машины, принимающие сложные и ответственные решения;

1980 год – создание единого (мирового?) вычислительного центра;

1985 год – автоматический диагноз болезней;

1988 год – радар для слепых;

1988 год – использование роботов для домашних работ;

1998 год – введение информации от машины прямо в мозг человека;

2000 год – симбиоз между человеком и вычислительной машиной;

2000 год – автодороги с автоматическим управлением автомобилями;

2025 год – устранение механизма старения, «бессмертие» людей;

2045 год – автоматическое чтение мысли и другое.

Ивахненко также писал, что «уже в 1990 году кибернетические системы автоматизированного управления производством (в масштабе завода, отрасли и всей страны) сократят потребность в рабочей силе на 50%, то есть рабочая неделя может быть снижена до трёх рабочих дней». В своих трудах автор также рассуждал о широком распространении персональных компьютеров, о развитии объединённых компьютерных сетей и о том, как с помощью новейших открытий в кибернетике человечество будет бороться (и победит) «старение и умирание».

Прогнозы, которые я привёл здесь, как мы видим, довольно оптимистичные, но учёные, горящие своими идеями, нередко забегают вперёд. При всём этом прогнозы направления развития ИИ, сделанные учёными полвека назад, сейчас выглядят практически как некий путевой лист для их воплощения.

Над моделями построения и обучения ИИ с помощью технологий нейросетевых алгоритмов работали многие учёные, хотя у разных специалистов и были приняты различные названия этих моделей. Среди исследователей-кибернетиков, нейрофизиологов и математиков значительный вклад в развитие нейросетевых технологий внесли Норберт Виннер (автор представлений сложных биологических процессов с помощью математических моделей), Дональд Хебб (первый алгоритм обучения), Бернард Уидроу, Александр Петров, Марвин Минский, Теуво Кохонен, Борис Хакимов, Пол Вербос, Александр Галушкин, Кунихико Фукушима, Джон Хопфилд, Дэвид Румельхарт, Джеффри Хинтон, Рональд Вильямс, Сергей Барцев, Виктор Охонин и многие другие.

Можно сказать, что основы современного бума ИИ (искусственного интеллекта, или artificial intelligence, AI) заложили Йошуа Бенджио, Джеффри Хинтон и Ян Лекун – специалисты в области исследования и внедрения ИИ и лауреаты премии Тьюринга (которую называют Нобелевской премией в области информатики) за 2018 год. Подходы к машинному обучению и методы, которые разрабатывали эти специалисты в 1990-х и 2000-х годах, позволили сделать гигантский прорыв в таких сложных областях, как компьютерное зрение и распознавание речи.

Так что же такое современная компьютерная нейросеть?